WO2017115643A1 - Turbine blade maintenance method - Google Patents

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竹内　康
洋介 河内
義之 井上
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Abstract

After a bonding coat layer removal step wherein a bonding coat layer (first coating layer) is removed by a chemical process, and a cleaning step wherein a turbine blade is cleaned by blast processing, an adhesion cleaning step (blast particle cleaning step) is executed, wherein an ultrasonic cleaning process (steps S22, S25), in which the turbine rotor blade is immersed in a water bath and ultrasound waves are transmitted in the water bath to clean the turbine rotor blade, and a pressurized water cleaning process (steps S23, S26), in which pressurized water is injected into an internal cooling flow path after the ultrasonic cleaning process, are performed one or more times, and after the adhesion cleaning step a heat-tint step is executed.

Description

タービン翼の補修方法Repair method of turbine blade
　本発明は、冷媒を流通させる内部冷却流路を有するタービン翼の補修方法に関する。 The present invention relates to a method of repairing a turbine blade having an internal cooling passage for circulating a refrigerant.
　従来、この種のタービン翼の補修方法として、タービン翼の外周面に施された金属被膜からなる金属ボンディングコートや、当該金属ボンディングコートの外側に施されたセラミック被膜からなるセラミックトップコートといったコーティングを化学処理や機械処理により一旦除去し、再び新しいコーティングを施す技術が知られている。例えば、特許文献１には、セラミックトップコートをオートクレーブ等の周知の方法によって除去した後、金属ボンディングコートをストリッピング溶液に浸漬して除去する技術が開示されている。同文献に記載のタービン翼の補修方法では、上記ストリッピング処理の後、グリットブラストによってタービン翼が清浄化され、更に、金属ボンディングコートが残留しているか否かを検査するための加熱着色（ヒートティント）が行われる。このようにしてコーティング（保護層）を除去するための一連の工程が終了すると、タービン翼は、必要に応じた損傷の修理や、コーティングの再被膜処理といった補修工程へと送られる。 Conventionally, as a repair method for this type of turbine blade, a coating such as a metal bond coat comprising a metal coating applied to the outer peripheral surface of the turbine blade or a ceramic top coat comprising a ceramic coating applied to the outside of the metal bond coat There is known a technique of removing by chemical treatment or mechanical treatment and applying a new coating again. For example, Patent Document 1 discloses a technique of removing a ceramic bond coat by immersion in a stripping solution after removing the ceramic top coat by a known method such as an autoclave. In the method of repairing a turbine blade described in the same document, after the stripping treatment, the turbine blade is cleaned by grit blasting, and heat coloring is performed to check whether or not a metal bond coat remains. Tinto is done. When a series of processes for removing the coating (protective layer) are completed in this way, the turbine blade is sent to repair processes such as repair of damage as needed and recoating of the coating.
特開２００３－１５５９３５号公報JP 2003-155935 A
　上記グリットブラスト処理は、加熱着色検査（ヒートティント）の前処理として、ストリッピング溶液により翼表面に発生した反応層や金属ボンディングコートの残渣を除去してタービン翼を清浄化することを目的として行われる。しかしながら、このブラスト処理に用いたブラスト粒の一部が、タービン翼の内部冷却流路に入り混み、内部冷却流路内に残留したストリッピング溶液によって内壁面に張り付いてしまうことがある。ブラスト処理や加熱着色検査（ヒートティント）は、タービン翼からコーティング（保護層）を除去する一連の工程の最終処理であるため、ここで発生したブラスト粒が翼内に残留することは、その後のタービン翼の補修作業や補修完了後のタービン翼の移植作業における不具合の原因となるおそれがある。 The above-mentioned grit blasting is performed as a pretreatment for heating and coloring inspection (heat tinting) for the purpose of cleaning the turbine blade by removing the residue of the reaction layer and the metal bond coat generated on the blade surface by the stripping solution. It will be. However, a part of the blast particles used for the blast treatment may be mixed into the internal cooling channel of the turbine blade and stuck to the inner wall surface by the stripping solution remaining in the internal cooling channel. Since blasting and heat coloring inspection (heat tinting) are the final treatments of a series of steps for removing the coating (protective layer) from the turbine blade, it is possible that the blast particles generated here remain in the blade. It may cause a defect in the repair work of the turbine blade and the graft work of the turbine blade after the completion of the repair.
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷媒を流通させる内部冷却流路を有するタービン翼の補修工程において、タービン翼から保護層を除去する一連の工程が終了するまでの間に、タービン翼内部からブラスト粒をより良好に除去することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in the repair process of a turbine blade having an internal cooling flow passage for circulating the refrigerant, the time until a series of processes for removing the protective layer from the turbine blade is completed. The main purpose is to remove blast particles better from inside the turbine blade.
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外表面に施された保護層としての第１被膜層と、冷媒を流通させる内部冷却流路とを有するタービン翼の補修方法であって、前記第１被膜層を化学処理により除去する第１被膜層除去工程と、前記第１被膜層除去工程の後に、前記タービン翼を清浄化するためのブラスト処理を行う清浄化工程と、前記清浄化工程の後に、前記タービン翼を水槽に浸漬すると共に該水槽内に超音波を伝導させて該タービン翼を洗浄する超音波洗浄処理と、該超音波洗浄処理の後に前記内部冷却流路内に加圧水を噴射する加圧水洗浄処理と、を少なくとも一回行うブラスト粒洗浄工程と、を有することを特徴とする。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, the present invention provides a method of repairing a turbine blade having a first coating layer as a protective layer applied to the outer surface and an internal cooling channel for circulating a refrigerant. A first coating layer removing step of removing the first coating layer by chemical treatment; and a cleaning step of performing a blasting treatment for cleaning the turbine blade after the first coating layer removing step Ultrasonic cleaning treatment for immersing the turbine blade in a water tank and conducting ultrasonic waves in the water tank to clean the turbine blade after the cleaning step; and the internal cooling flow after the ultrasonic cleaning treatment It is characterized by having a blast grain washing process which performs pressurization water washing processing which sprays pressurization water into a channel at least once.
　本発明に係るタービン翼の補修方法では、化学処理によって第１被膜層を除去する第１被膜層除去工程、および、ブラスト処理によってタービン翼を清浄化する清浄化工程の後に、タービン翼を水槽に浸漬すると共に水槽内に超音波を伝導させてタービン翼を洗浄する超音波洗浄処理と、超音波洗浄処理の後に内部冷却流路内に加圧水を噴射する加圧水洗浄処理とを少なくとも一回行うブラスト粒洗浄工程が実行される。これにより、清浄化工程のブラスト処理に用いられたブラスト粒がタービン翼の内部冷却流路に入り混んで内壁面に張り付いたとしても、超音波洗浄処理によって内部冷却流路の内壁面からブラスト粒を良好に剥離させることができる。そして、加圧水洗浄処理によって、内部冷却流路内に残留したブラスト粒をより確実に除去することができる。従って、本発明によれば、冷媒を流通させる内部冷却流路を有するタービン翼の補修工程において、タービン翼から保護層を除去する一連の工程が終了するまでの間に、タービン翼内部からブラスト粒をより良好に除去することが可能となる。 In the turbine blade repair method according to the present invention, the turbine blade is formed into a water tank after the first coating layer removing step of removing the first coated layer by chemical treatment and the cleaning step of cleaning the turbine blade by blasting. An ultrasonic cleaning process that conducts ultrasonic waves in the water tank to conduct ultrasonic waves in the water tank and cleans the turbine blades, and a blast particle that performs at least one pressurized water cleaning process that sprays pressurized water into the internal cooling flow path after the ultrasonic cleaning process. A washing step is performed. As a result, even if the blast particles used in the blasting process of the cleaning process are mixed into the internal cooling channel of the turbine blade and stick to the inner wall surface, the ultrasonic cleaning process is performed from the inner wall surface of the internal cooling channel The grains can be exfoliated well. And the blast particle | grains which remained in the internal cooling flow path can be removed more reliably by a pressurized water washing process. Therefore, according to the present invention, in the repair process of the turbine blade having the internal cooling flow passage for circulating the coolant, the blast particles are internally blasted from the inside of the turbine blade until the series of processes for removing the protective layer from the turbine blade is completed. Can be removed better.
　本発明に係るタービン翼の補修方法は、前記ブラスト粒洗浄工程の後に、前記タービン翼に前記第１被膜層が残留しているか否かを検査するための熱処理を行うヒートティント工程をさらに有してもよい。 The method of repairing a turbine blade according to the present invention further includes a heat tinting step of performing a heat treatment to inspect whether or not the first coating layer remains on the turbine blade after the blast particle cleaning step. May be
　本発明に係るタービン翼の補修方法において、前記タービン翼は、動翼であってもよく、前記内部冷却流路は、前記タービン翼の翼頂および翼根で開口してもよく、前記加圧水洗浄処理は、前記翼頂の開口および前記翼根の開口の何れか一方から該内部冷却流路内に加圧水を噴射してもよい。この結果、内部冷却流路内に付着したブラスト粒を翼頂から翼根にいたるまで万遍なく良好に除去することが可能となる。 In the method of repairing a turbine blade according to the present invention, the turbine blade may be a moving blade, and the internal cooling passage may be opened at a blade top and a blade root of the turbine blade, and the pressurized water cleaning In the treatment, pressurized water may be injected into the internal cooling channel from any one of the opening of the tip and the opening of the blade root. As a result, it is possible to remove the blast particles adhering in the internal cooling flow passage from the blade top to the blade root uniformly and satisfactorily.
　本発明に係るタービン翼の補修方法において、前記加圧水洗浄処理は、長手方向が鉛直方向に沿うように前記タービン翼を支持した状態で、前記翼頂の開口および前記翼根の開口の鉛直方向上側に位置する一方から加圧水を噴射してもよい。この結果、内部冷却流路内に付着したブラスト粒を加圧水の噴射によって鉛直方向上側から下側に洗い落として良好に除去することが可能となる。 In the method of repairing a turbine blade according to the present invention, the pressurized water cleaning process is performed with the turbine blade supported so that the longitudinal direction is along the vertical direction, and the vertical direction upper side of the opening of the blade top and the opening of the blade root The pressurized water may be jetted from one side of the As a result, blast particles adhering to the inside of the internal cooling flow passage can be washed out from the upper side in the vertical direction by the injection of pressurized water and can be removed well.
　本発明に係るタービン翼の補修方法において、前記ブラスト粒洗浄工程は、前回の前記加圧水洗浄処理に対して、前記タービン翼の鉛直方向上下が反対となるように支持方向を切り替えた上で、次回の前記加圧水洗浄処理を行ってもよい。この結果、加圧水洗浄処理が複数回行われる場合において、内部冷却流路内に供給される加圧水の流れの方向を切り替えることができるため、内部冷却流路内に付着したブラスト粒を極めて良好に除去することが可能となる。 In the method of repairing a turbine blade according to the present invention, the blast particle cleaning step switches the supporting direction so that the vertical direction of the turbine blade is opposite to that in the previous pressurized water cleaning process, and then the next time The pressurized water cleaning process of As a result, when the pressurized water cleaning process is performed multiple times, the flow direction of the pressurized water supplied into the internal cooling channel can be switched, so that the blast particles adhering to the internal cooling channel can be removed extremely well. It is possible to
　本発明に係るタービン翼の補修方法において、前記ブラスト粒洗浄工程は、前記翼頂が鉛直方向上側になるように前記タービン翼を支持した状態で一回目の前記加圧水洗浄処理を行ってもよい。これにより、一般的に翼根側に比して流路が狭まる翼頂側の内部冷却流路内に、ブラスト粒が目詰まりするのをより良好に抑制することができる。 In the method of repairing a turbine blade according to the present invention, in the blast particle cleaning step, the pressurized water cleaning process may be performed for the first time in a state where the turbine blade is supported such that the blade top is vertically upward. Thus, clogging of the blast particles can be better suppressed in the internal cooling flow path on the blade top side where the flow path is generally narrowed compared to the blade root side.
　本発明に係るタービン翼の補修方法において、前記第１被膜層除去工程の前に、前記タービン翼に残留する応力が除去されるように熱処理を行う残留応力除去工程と、前記残留応力除去工程の前に、前記超音波洗浄処理と、該超音波洗浄処理の後に行われる前記加圧水洗浄処理とを少なくとも一回行うスケール洗浄工程と、をさらに有してもよい。 In the method of repairing a turbine blade according to the present invention, a residual stress removing step of performing heat treatment so as to remove stress remaining on the turbine blade before the first coating layer removing step; and The method may further include a scale cleaning step of performing at least once the ultrasonic cleaning process and the pressurized water cleaning process performed after the ultrasonic cleaning process.
　本発明に係るタービン翼の補修方法では、第１被膜層除去工程の前に、タービン翼に残留する応力が除去されるように熱処理を行う残留応力除去工程が実行される。これにより、第１被膜層除去工程においてタービン翼に応力腐食割れが発生するのを良好に抑制することができる。そして、残留応力除去のための熱処理をタービン翼に施す前に、上記超音波洗浄処理と、超音波洗浄処理の後に行われる上記加圧水洗浄処理とを少なくとも一回行うスケール洗浄工程が実行される。これにより、超音波洗浄処理によってタービン翼の外周面や内部冷却流路の内壁面に付着した水溶性スケールを良好に剥離させることができる。そして、加圧水洗浄処理によって、内部冷却流路内に残留した水溶性スケールをより確実に除去することができる。従って、本発明によれば、タービン翼に熱処理を施す前に、当該タービン翼に付着した水溶性スケールをより簡易な手法で良好に除去することが可能となる。 In the turbine blade repair method according to the present invention, prior to the first coating layer removing step, a residual stress removing step is performed in which heat treatment is performed to remove the stress remaining on the turbine blade. Thereby, it is possible to well suppress the occurrence of stress corrosion cracking in the turbine blade in the first coating layer removing step. Then, before the heat treatment for removing the residual stress is applied to the turbine blade, a scale cleaning process is performed which performs at least one ultrasonic cleaning process and the pressurized water cleaning process performed after the ultrasonic cleaning process. As a result, the water-soluble scale attached to the outer peripheral surface of the turbine blade and the inner wall surface of the internal cooling channel by ultrasonic cleaning can be favorably peeled off. And the water-soluble scale which remained in the internal cooling flow path can be removed more reliably by a pressurized water washing process. Therefore, according to the present invention, it is possible to favorably remove the water-soluble scale attached to the turbine blade by a simpler method before heat-treating the turbine blade.
　本発明に係るタービン翼の補修方法において、前記タービン翼は、前記第１被膜層の外側に施された第２被膜層を有してもよく、前記残留応力除去工程の前に、前記第２被膜層をブラスト処理により除去する第２被膜層除去工程をさらに有してもよい。これにより、第２被膜層に付着した水溶性スケールは、残留応力除去のための熱処理をタービン翼に施す前に、第２被膜層を除去するためのブラスト処理によって当該第２被膜層と共に良好に除去される。一方、当該ブラスト処理では除去不可能な第２被膜層以外のタービン翼の外周面や内部冷却流路内に付着した水溶性スケールは、残留応力除去のための熱処理をタービン翼に施す前に、上記スケール洗浄工程によって良好に除去される。このように、本発明に係るタービン翼の補修方法は、第２被膜層を有するタービン翼への適用に好適である。なお、第２被膜層除去工程とスケール洗浄工程とは、残留応力除去工程前であれば、いずれが先に実行されてもよい。 In the turbine blade repair method according to the present invention, the turbine blade may have a second coating layer applied to the outside of the first coating layer, and the second stress layer removing step may be performed before the residual stress removing step. The method may further include a second coating layer removing step of removing the coating layer by blasting. Thereby, the water-soluble scale attached to the second coated layer is favorably performed together with the second coated layer by blasting to remove the second coated layer before the heat treatment for residual stress removal is applied to the turbine blade. It is removed. On the other hand, the water-soluble scale attached to the outer peripheral surface of the turbine blade other than the second coating layer that can not be removed by the blasting process or in the internal cooling flow path is subjected to heat treatment for residual stress removal before the turbine blade is treated. It is removed well by the above scale cleaning step. Thus, the method for repairing a turbine blade according to the present invention is suitable for application to a turbine blade having a second coated layer. In addition, as long as the 2nd film layer removal process and the scale washing process are before a residual stress removal process, either may be performed first.
　本発明にかかるタービン翼の補修方法によれば、冷媒を流通させる内部冷却流路を有するタービン翼の補修工程において、タービン翼から保護層を除去する一連の工程が終了するまでの間に、タービン翼内部からブラスト粒をより良好に除去することが可能となる。 According to the method of repairing a turbine blade according to the present invention, in the repairing process of a turbine blade having an internal cooling flow passage for circulating the refrigerant, the turbine is completed until a series of processes of removing the protective layer from the turbine blade is completed. It is possible to better remove blast particles from the inside of the wing.
図１は、本発明の実施形態にかかるタービン翼の補修方法の対象となるガスタービン動翼の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a gas turbine blade to be a target of the method of repairing a turbine blade according to the embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施形態にかかるタービン翼の補修方法としての保護層除去工程を実行するための保護層除去システムを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a protective layer removing system for performing a protective layer removing step as a method of repairing a turbine blade according to an embodiment of the present invention. 図３は、保護層除去工程の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart showing an example of the protective layer removing step. 図４は、保護層除去工程に含まれる付着物洗浄工程の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the deposit cleaning step included in the protective layer removing step.
　以下に、本発明によるタービン翼の補修方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a method of repairing a turbine blade according to the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by this embodiment.
　図１は、本発明の実施形態にかかるタービン翼の補修方法の対象となるタービン翼１を示す断面図である。タービン翼１は、周知のガスタービンの前方段（例えば１～２段目）に用いられる動翼であり、図示しないタービン車室内に配置される。ただし、本発明によるタービン翼の補修方法の対象は、タービン翼１に限定されるものではない。例えば、本発明によるタービン翼の補修方法の対象は、ガスタービンの後方段に装着されるタービン動翼であってもよく、ガスタービン静翼であってもよく、また、蒸気タービンに用いられる動翼や静翼であってもよい。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a turbine blade 1 as a target of the method of repairing a turbine blade according to an embodiment of the present invention. The turbine blade 1 is a moving blade used for the front stage (for example, the first and second stages) of a known gas turbine, and is disposed in a turbine cabin (not shown). However, the object of the method of repairing a turbine blade according to the present invention is not limited to the turbine blade 1. For example, the object of the method of repairing a turbine blade according to the present invention may be a turbine blade mounted on the rear stage of a gas turbine, a gas turbine stator blade, or a motion used in a steam turbine It may be a wing or a vane.
　タービン翼１は、図示するように、プロファイルを形成する翼部２と、翼部２と接合されるプラットフォーム３と、プラットフォーム３から翼部２とは反対側に延出されるシャンク４とを含む。シャンク４のプラットフォーム３とは反対側（図１の下側）には、図示しないが、ガスタービンのロータのディスクに取り付けられる翼根が形成されている。 As shown, the turbine blade 1 includes a blade 2 forming a profile, a platform 3 joined to the blade 2, and a shank 4 extending from the platform 3 to the opposite side of the blade 2. On the opposite side of the shank 4 to the platform 3 (the lower side in FIG. 1), there is formed a blade root (not shown) attached to the disk of the gas turbine rotor.
　タービン翼１の内部には、図示しない翼根から翼部２の先端である翼頂２Ｔまで延びる複数の内部冷却流路５が形成されている。図示するように、複数の内部冷却流路５は、その一部が翼部２の内部で蛇行するように形成されたサーペンタイン流路として構成される。また、複数の内部冷却流路５は、翼根および翼頂２Ｔでそれぞれ開口しており、内部冷却流路５内には、図示しないロータから翼根の開口を介して冷却空気が供給される。内部冷却流路５内に供給された冷却空気は、シャンク４、プラットフォーム３、翼部２の内部を通過した後、翼頂２Ｔの開口や翼部２の前縁，後縁等に形成された複数の流出孔（何れも図示せず）からタービン翼１の外部へと放出される。これにより、高温環境に長時間にわたって晒される前方段のタービン翼１を効果的に冷却することができる。なお、図示しない翼根の開口は、図１の下向きに開口するものであってもよいし、図１の左右どちらかを向いて開口するものであってもよい。 Inside the turbine blade 1 are formed a plurality of internal cooling channels 5 extending from a blade root (not shown) to a blade tip 2 T which is a tip of the blade portion 2. As illustrated, the plurality of internal cooling channels 5 are configured as serpentine channels formed such that a portion thereof meanders inside the wing portion 2. Further, the plurality of internal cooling channels 5 are respectively opened at the blade root and the blade tip 2T, and cooling air is supplied into the internal cooling channel 5 from the rotor (not shown) through the openings of the blade roots. . The cooling air supplied into the internal cooling flow passage 5 is formed at the opening of the wing tip 2T and at the leading edge and trailing edge of the wing portion 2 after passing through the inside of the shank 4, the platform 3 and the wing portion 2. The gas is discharged to the outside of the turbine blade 1 from a plurality of outflow holes (none of which are shown). Thereby, it is possible to effectively cool the front stage turbine blade 1 exposed to a high temperature environment for a long time. In addition, the opening of the wing root which is not shown in figure may be opened downward of FIG. 1, and may be opened facing either the left or right of FIG.
　このように構成されたタービン翼１は、翼部２の外周面に被膜されたボンディングコート層（第１被膜層）と、当該ボンディングコート層の外側に被膜されたトップコート層（第２被膜層）とで構成される保護層を有している。ボンディングコート層は、例えばＭＣｒＡｌＹ合金（但し、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、又はこれらの元素の組み合わせ）で形成され、翼部２とトップコート層との密着性を高める金属結合層として機能する。トップコート層は、ジルコニア（ＺｒＯ２）系セラミックス製の被膜であり、遮熱性を有する遮熱コーティング（ＴＢＣ：Thermal　Barrier　Coating）膜として機能する。これにより、タービン翼１の耐熱性を向上させることができる。 The turbine blade 1 configured in this manner includes a bond coat layer (first coat layer) coated on the outer peripheral surface of the wing portion 2 and a top coat layer (second coat layer) coated on the outside of the bond coat layer. And a protective layer composed of The bond coat layer is formed of, for example, an MCrAlY alloy (where M is Co, Ni, or a combination of these elements), and functions as a metal bonding layer that enhances the adhesion between the wing 2 and the top coat layer. The top coat layer is a film made of zirconia (ZrO 2 ) -based ceramic and functions as a thermal barrier coating (TBC) film having a thermal barrier property. Thereby, the heat resistance of the turbine blade 1 can be improved.
　しかしながら、高温環境下に長時間にわたって晒されたタービン翼１の保護層には、劣化が生じることがある。そのため、タービン翼１を一定期間使用した後には、タービン翼１から一度保護層を除去した上で、再び新しい被膜を施すという補修（再生）作業が必要となる。以下、タービン翼１の補修（再生）作業における保護層除去のための一連の工程について、図２～図４に従って説明していく。 However, the protective layer of the turbine blade 1 exposed to a high temperature environment for a long time may be deteriorated. Therefore, after the turbine blade 1 has been used for a certain period, it is necessary to perform a repair (regeneration) operation of removing a protective layer from the turbine blade 1 once and then applying a new coating again. Hereinafter, a series of steps for removing the protective layer in the repair (regeneration) operation of the turbine blade 1 will be described with reference to FIGS.
　図２は、本発明の実施形態にかかるタービン翼の補修方法としての保護層除去工程を実行するための保護層除去システム１０を示す概略図である。保護層除去システム１０は、トップコート層を除去するためにタービン翼１にブラスト処理を施すブラスト装置１１と、タービン翼１に超音波洗浄処理を施す超音波洗浄装置１２と、タービン翼１に加圧水洗浄を施す加圧水洗浄装置１３と、残留応力を除去するための熱処理をタービン翼１に施す熱処理装置１４と、酸化膜を除去するためのブラスト処理をタービン翼１に施すブラスト装置１５と、ボンディングコート層を除去するための酸洗処理などをタービン翼１に施す洗浄装置１６と、タービン翼１を清浄化するためのブラスト処理を行うブラスト装置１７と、加熱着色検査を行うための熱処理をタービン翼１に施す熱処理装置１８とから構成される。ただし、ブラスト装置１１，１５，１７は、何れかの装置を兼用するものとしてもよい。 FIG. 2 is a schematic view showing a protective layer removal system 10 for performing a protective layer removal process as a method of repairing a turbine blade according to an embodiment of the present invention. The protective layer removing system 10 comprises a blasting device 11 for blasting the turbine blade 1 to remove the top coat layer, an ultrasonic cleaning device 12 for performing ultrasonic cleaning treatment on the turbine blade 1, and pressurized water on the turbine blade 1 Pressurized water cleaning device 13 which performs cleaning, heat treatment device 14 which performs heat treatment for removing residual stress to turbine blade 1, blast device 15 which performs blasting for removing oxide film on turbine blade 1, and bond coat A cleaning device 16 for performing pickling treatment for removing layers, etc. to the turbine blade 1, a blasting device 17 for performing blasting treatment for cleaning the turbine blade 1, and a turbine blade for heat treatment for performing heating coloring inspection 1 and a heat treatment apparatus 18 to be applied. However, the blasting devices 11, 15 and 17 may be used as any of the devices.
　図３は、保護層除去工程の一例を示すフローチャートである。保護層除去工程では、まず、ブラスト装置１１を用いてタービン翼１にブラスト処理を施すことにより、外周面に被膜されたトップコート層を除去するトップコート層除去工程（第２被膜層除去工程）を実行する（ステップＳ１１）。本実施形態においては、アルミナ系の投射材を用いてブラスト処理を行う。これにより、セラミックス製の被膜であるトップコート層を良好に除去することができる。なお、ブラスト処理に用いる投射材は、アルミナ系に限られるものではない。 FIG. 3 is a flow chart showing an example of the protective layer removing step. In the protective layer removing step, first, the turbine blade 1 is subjected to a blasting process using the blasting device 11 to remove the top coat layer coated on the outer peripheral surface (second coated layer removing step) Is executed (step S11). In the present embodiment, blasting is performed using an alumina-based projectile. Thereby, the top coat layer which is a film made of ceramics can be removed satisfactorily. In addition, the projection material used for a blast process is not restricted to an alumina type.
　ステップＳ１１のトップコート層除去工程では、ガスタービンの運転中にタービン翼１のトップコート層の外表面に付着した水溶性スケールをトップコート層と共に除去することができる。しかしながら、複数の内部冷却流路５の内壁面やプラットフォーム３、シャンク４に付着した水溶性スケールは、トップコート層除去工程では除去することができない。そして、この状態で、後述する残留応力除去のための熱処理（ステップＳ１３）をタービン翼１に施すと、水溶性スケールの付着箇所に高温腐食が発生するおそれがある。この高温腐食は、ガスタービンの再運転時にタービン翼１に損傷を発生させる要因となりうるため、特に前方段に用いられて高温に晒される本実施形態のタービン翼１について、高温腐食の発生を防ぐように熱処理前にタービン翼１から水溶性スケールを確実に除去することが求められる。そこで、本実施形態の保護層除去工程では、トップコート層除去工程に続き、超音波洗浄装置１２および加圧水洗浄装置１３を用いて、図４に示す付着物洗浄工程を実行する（ステップＳ１２）。付着物洗浄工程については、後に詳述するが、同工程を実行することにより、タービン翼１に付着した水溶性スケールを良好に除去することができる。 In the top coat layer removing step of step S11, the water-soluble scale attached to the outer surface of the top coat layer of the turbine blade 1 can be removed together with the top coat layer during operation of the gas turbine. However, the water-soluble scale attached to the inner wall surface of the plurality of internal cooling channels 5, the platform 3 and the shank 4 can not be removed in the top coat layer removing step. Then, if a heat treatment (step S13) for removing residual stress, which will be described later, is performed on the turbine blade 1 in this state, high temperature corrosion may occur at the location where the water-soluble scale adheres. Since this high temperature corrosion can cause damage to the turbine blade 1 at the time of re-operation of the gas turbine, it prevents the occurrence of high temperature corrosion particularly for the turbine blade 1 of the present embodiment used in the front stage and exposed to high temperatures. As such, it is required to reliably remove the water-soluble scale from the turbine blade 1 before heat treatment. Therefore, in the protective layer removal step of the present embodiment, following the top coat layer removal step, the adhered substance cleaning step shown in FIG. 4 is executed using the ultrasonic cleaning device 12 and the pressurized water cleaning device 13 (step S12). Although the deposit cleaning step will be described in detail later, by performing the step, the water-soluble scale attached to the turbine blade 1 can be removed well.
　付着物洗浄工程の実行後、熱処理装置１４を用いて残留応力を除去するための熱処理をタービン翼１に施す残留応力除去工程を実行する（ステップＳ１３）。残留応力除去工程では、真空式の熱処理装置１４を用いてタービン翼１に熱処理を施すことによって、タービン翼１から残留応力を除去する。これにより、後述するボンディングコート層除去工程（ステップＳ１５）における酸洗処理でタービン翼１に応力腐食割れが発生するのを良好に抑制することができる。次に、残留応力除去工程の熱処理によってタービン翼１に発生した酸化膜をブラスト装置１５のブラスト処理によって除去する酸化膜除去工程を実行する（ステップＳ１４）。これにより、後述するボンディングコート層除去工程（ステップＳ１５）における酸洗処理の効果を向上させることが可能となる。 After execution of the deposit cleaning process, a residual stress removing process is performed which applies a heat treatment for removing the residual stress using the heat treatment apparatus 14 to the turbine blade 1 (step S13). In the residual stress removal step, residual stress is removed from the turbine blade 1 by heat treating the turbine blade 1 using a vacuum heat treatment apparatus 14. As a result, the occurrence of stress corrosion cracking in the turbine blade 1 can be favorably suppressed in the pickling treatment in the bonding coat layer removing step (step S15) described later. Next, an oxide film removing step is performed to remove the oxide film generated on the turbine blade 1 by the heat treatment in the residual stress removing step by the blast processing of the blast device 15 (step S14). Thereby, it becomes possible to improve the effect of the pickling treatment in the bonding coat layer removing step (step S15) described later.
　続いて、洗浄装置１６を用いてタービン翼１に酸洗処理を施し、翼部２からボンディングコート層を除去するボンディングコート層除去工程（第１被膜層除去工程）を実行する（ステップＳ１５）。ボンディングコート層除去工程では、洗浄装置１６に含まれる強酸性洗浄液（例えば、塩酸など）が満たされた液槽（図示せず）にタービン翼１を浸漬することにより、タービン翼１からボンディングコート層を除去する。なお、酸洗処理後は、洗浄装置１６で水による洗浄処理やアルカリ性洗浄液による中和処理等をタービン翼１に施し、タービン翼１に付着した強酸性洗浄液を除去した上で、次工程へと移行する。 Subsequently, a pickling process is performed on the turbine blade 1 using the cleaning device 16 to perform a bonding coat layer removing step (first film layer removing step) of removing the bonding coat layer from the wing portion 2 (step S15). In the bonding coating layer removing step, the turbine blade 1 is immersed in a liquid bath (not shown) filled with a strongly acidic cleaning solution (for example, hydrochloric acid etc.) contained in the cleaning device 16 to form a bonding coating layer from the turbine blade 1 Remove After the pickling treatment, the turbine blade 1 is subjected to a washing treatment with water, a neutralization treatment with an alkaline washing solution, etc. by the washing device 16 to remove the strongly acidic washing solution adhering to the turbine blade 1, and then to the next step. Transition.
　更に、ブラスト装置１７を用いてタービン翼１にブラスト処理を施し、タービン翼１を清浄化する清浄化工程を実行する（ステップＳ１６）。清浄化工程は、ステップＳ１５のボンディングコート層除去工程における酸洗処理によってタービン翼１の外表面に発生した反応層や、当該酸洗処理で除去しきれなかったボンディングコート層の残渣を除去することを目的として行われる。これにより、タービン翼１の外表面を清浄化して、後述する加熱着色検査（ヒートティント）をより適正に行うことが可能となる。 Further, the turbine blade 1 is subjected to a blasting process using the blast device 17 to perform a cleaning process for cleaning the turbine blade 1 (step S16). In the cleaning step, the residue of the reaction layer generated on the outer surface of the turbine blade 1 by the pickling process in the bonding coat layer removing step of step S15 or the bonding coat layer that could not be removed by the acid cleaning process is removed. Done for the purpose. As a result, the outer surface of the turbine blade 1 can be cleaned, and the heating and coloring inspection (heat tint) described later can be more appropriately performed.
　ここで、上記清浄化工程に用いられたブラスト粒の一部がタービン翼１の内部冷却流路５内に入り混み、当該内部冷却流路５内に残留した強酸性洗浄液によって内壁面に張り付いてしまうことがある。そこで、本実施形態の保護層除去工程では、清浄化工程（ステップＳ１６）の実行後、内部冷却流路５内に付着したブラスト粒を除去するために、超音波洗浄装置１２および加圧水洗浄装置１３を用いて、図４に示す付着物洗浄工程を再び実行する（ステップＳ１７）。付着物洗浄工程については、後に詳述するが、同工程を実行することにより、タービン翼１の内部冷却流路５内に付着したブラスト粒を良好に除去することができる。 Here, a part of the blast particles used in the cleaning step enter the internal cooling channel 5 of the turbine blade 1 and mix, and adhere to the inner wall surface by the strongly acidic cleaning solution remaining in the internal cooling channel 5 There are times when Therefore, in the protective layer removing step of the present embodiment, after the execution of the cleaning step (step S16), the ultrasonic cleaning device 12 and the pressurized water cleaning device 13 are used to remove the blast particles attached in the internal cooling flow passage 5. The deposit cleaning step shown in FIG. 4 is executed again using step S17. Although an adhesion thing washing | cleaning process is explained in full detail later, the blast particle adhering in the internal cooling flow path 5 of the turbine blade 1 can be removed favorable by performing the same process.
　付着物洗浄工程の実行後には、熱処理装置１８を用いて、タービン翼１に保護層（ボンディングコート層）が残留していないか否かを検査するための加熱着色処理（ヒートティント）をタービン翼１に施し（ステップＳ１８）、保護層（ボンディングコート層）の除去が完了したか否かを判定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では、加熱後のタービン翼１の外表面の着色状態を目視により検査することで、保護層（ボンディングコート層）の有無が検査される。そして、当該検査において保護層（ボンディングコート層）の除去が完了されていないと判定した場合には、再度ステップＳ１５以降の処理を繰り返す。なお、当該検査において保護層（ボンディングコート層）の除去が完了されていないと判定した場合には、ステップＳ１５以降の処理を繰り返すことに代えて、グラインダー等の研磨工具を用いた保護層（ボンディングコート層）の除去処理を行ってもよい。一方、保護層（ボンディングコート層）の除去が完了されたと判定した場合は、保護層除去工程を終了する。その後、タービン翼１には、必要に応じた損傷の補修作業や保護層の再コーティング作業が施され、補修が完了すると、再びガスタービンへと移植される。 After execution of the deposit cleaning process, the heat treatment apparatus 18 is used to perform a heat coloring process (heat tinting) to check whether the protective layer (bond coat layer) remains on the turbine blade 1 or not. 1 (step S18), and it is determined whether removal of the protective layer (bonding coat layer) is completed (step S19). In step S19, the presence of a protective layer (bonding coat layer) is inspected by visually inspecting the colored state of the outer surface of the turbine blade 1 after heating. Then, if it is determined that the removal of the protective layer (bonding coat layer) is not completed in the inspection, the processing after step S15 is repeated again. If it is determined that the removal of the protective layer (the bonding coat layer) is not completed in the inspection, the protective layer using a polishing tool such as a grinder instead of repeating the process after step S15 (bonding The coating layer) may be removed. On the other hand, when it is determined that the removal of the protective layer (the bond coat layer) is completed, the protective layer removing step is ended. Thereafter, the turbine blade 1 is subjected to a repair operation for damage as needed and a recoating operation for the protective layer, and when the repair is completed, the turbine blade 1 is transplanted to the gas turbine again.
　続いて、図４に従って、ステップＳ１２，Ｓ１７で実行される付着物洗浄工程について詳細に説明していく。ただし、以下の説明において、「付着物」とは、ステップＳ１２で実行される付着物洗浄工程においては、ガスタービンの運転中にタービン翼１に付着した水溶性スケールのことを示し、ステップＳ１７で実行される付着物洗浄工程においては、ステップＳ１６の清浄化工程で用いられたブラスト粒のことを示す。 Subsequently, in accordance with FIG. 4, the adhered substance cleaning process performed in steps S12 and S17 will be described in detail. However, in the following description, “adhered matter” refers to the water-soluble scale adhering to the turbine blade 1 during operation of the gas turbine in the adhered matter cleaning step performed in step S12, and in step S17 In the attached substance washing process to be performed, it shows the thing of the blast particle used at the cleaning process of step S16.
　付着物洗浄工程では、まず、長手方向（図１における上下方向）が鉛直方向に沿うようにタービン翼１を支持する（ステップＳ２１）。この際、タービン翼１の翼頂２Ｔが鉛直方向上側となるようにする。ただし、「長手方向が鉛直方向に沿うように」とは、長手方向と鉛直方向とが一致する場合のみならず、長手方向が鉛直方向に対して若干の角度を持つ場合、すなわちタービン翼１が若干の角度をもって傾いている場合も含むものとする。 In the attached substance cleaning step, first, the turbine blade 1 is supported so that the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) is along the vertical direction (step S21). At this time, the tip 2T of the turbine blade 1 is set to be vertically above. However, “as the longitudinal direction follows the vertical direction” is not only when the longitudinal direction coincides with the vertical direction, but when the longitudinal direction has a slight angle with the vertical direction, that is, the turbine blade 1 The case of being inclined at a slight angle shall also be included.
　次に、上述のように支持したタービン翼１を超音波洗浄装置１２によって洗浄する超音波洗浄処理を実行する（ステップＳ２２）。本実施形態において、超音波洗浄装置１２は、発信器および振動子が設置された水槽を有する（何れも図示せず）。そして、超音波洗浄処理は、当該発信器および振動子が設置された水槽内にタービン翼１を浸漬し、発信器および振動子によって水槽内に超音波を発生・伝導させることで、タービン翼１の表面に付着した付着物を剥離させる。これにより、複数の内部冷却流路５の内壁面の付着物を良好に剥離させることができる。また、本処理では、タービン翼１の外表面の付着物をも剥離させることが可能である。特に、ステップＳ１２の付着物洗浄工程（スケール洗浄工程）においては、プラットフォーム３やシャンク４といったトップコート層が施されていないタービン翼１の外表面に付着した水溶性スケールを剥離させることができる点で、本処理が有効に作用する。そして、超音波洗浄処理の実行後、水槽から引き揚げられたタービン翼１は、ステップＳ２１で支持されたままの姿勢で次工程へと送られる。このように、長手方向が鉛直方向に沿うようにタービン翼１を支持した状態で超音波洗浄処理を行うことにより、タービン翼１の水槽への浸漬や、水槽からの引き揚げをより容易に行うことが可能となる。 Next, ultrasonic cleaning processing is performed to clean the turbine blade 1 supported as described above by the ultrasonic cleaning device 12 (step S22). In the present embodiment, the ultrasonic cleaning device 12 has a water tank provided with a transmitter and a vibrator (none of which is shown). And ultrasonic cleaning processing immerses the turbine blade 1 in the water tank in which the said transmitter and vibrator were installed, and generates and conducts an ultrasonic wave in a water tank by a transmitter and vibrator, Peel off the deposits attached to the surface of Thereby, the deposit | attachment of the inner wall face of several internal cooling flow path 5 can be peeled favorably. In addition, in the present process, it is possible to peel off deposits on the outer surface of the turbine blade 1. In particular, in the deposit cleaning process (scale cleaning process) in step S12, it is possible to exfoliate the water-soluble scale adhering to the outer surface of the turbine blade 1 to which the top coat layer is not applied such as the platform 3 and the shank 4 This process works effectively. Then, after the ultrasonic cleaning process is performed, the turbine blade 1 pulled up from the water tank is sent to the next step with the posture supported in step S21. Thus, by performing the ultrasonic cleaning process while supporting the turbine blade 1 so that the longitudinal direction is along the vertical direction, it is possible to more easily immerse the turbine blade 1 in the water tank and withdraw it from the water tank. Is possible.
　続いて、加圧水洗浄装置１３を用いてタービン翼１の複数の内部冷却流路５内に加圧水を噴射して洗浄する加圧水洗浄処理を実行する（ステップＳ２３）。本実施形態では、長手方向が鉛直方向に沿うと共に翼頂２Ｔが鉛直方向上側となるようにタービン翼１を支持した状態で、複数の内部冷却流路５の翼頂２Ｔの開口それぞれに加圧水の噴射ノズルを挿入し、内部冷却流路５内へと直接的に加圧水を噴射する。これにより、超音波洗浄処理によっては剥離させきれなかった付着物を含め、内部冷却流路５内に残留した付着物が翼頂２Ｔから翼根にいたるまで万遍なく加圧水で洗い流され（内壁面から剥ぎ取られ）、翼根の開口を介してタービン翼１（内部冷却流路５）の外部へと排出される。本処理は、特に、本実施形態のタービン翼１のサーペンタイン流路のような複雑な内部冷却流路５を有する翼から付着物を除去するのに好適である。なお、加圧水の噴射ノズルは、必ずしも内部冷却流路５の開口に挿入されなくてもよい（離間した場所から噴射されてもよい）。また、本処理では、内部冷却流路５のみではなく、タービン翼１の外周面に向けても、加圧水を噴射してもよい。 Subsequently, a pressurized water cleaning process is performed in which pressurized water is jetted and washed into the plurality of internal cooling flow paths 5 of the turbine blade 1 using the pressurized water cleaning device 13 (step S23). In this embodiment, with the turbine blade 1 supported so that the longitudinal direction is along the vertical direction and the blade top 2T is on the upper side in the vertical direction, pressurized water is supplied to each of the openings 2T of the plurality of internal cooling channels 5. The injection nozzle is inserted, and pressurized water is directly injected into the internal cooling flow passage 5. As a result, the deposits remaining in the internal cooling channel 5 including the deposits that could not be peeled off by the ultrasonic cleaning treatment are thoroughly washed away with pressurized water from the blade top 2T to the blade root (inner wall surface ) And discharged to the outside of the turbine blade 1 (internal cooling passage 5) through the opening of the blade root. The present process is particularly suitable for removing deposits from a blade having a complicated internal cooling flow passage 5 such as the serpentine flow passage of the turbine blade 1 of the present embodiment. In addition, the injection nozzle of pressurized water may not necessarily be inserted in the opening of the internal cooling flow path 5 (may be jetted from a distant place). Further, in the present process, pressurized water may be injected not only toward the internal cooling flow passage 5 but also toward the outer peripheral surface of the turbine blade 1.
　加圧水洗浄処理においては、上述したように、長手方向が鉛直方向に沿うようにタービン翼１を支持した状態で、鉛直方向上側に位置した翼頂２Ｔの開口から内部冷却流路５内に加圧水を噴射する。これにより、内部冷却流路５内の付着物を鉛直方向上側から下側に洗い落として、より良好に除去することができる。また、内部冷却流路５内に付着物が多く残留している１回目（ステップＳ２２，Ｓ２３）の超音波洗浄処理や加圧水洗浄処理は、翼頂２Ｔが鉛直方向上側となるようにタービン翼１を支持した状態で実行される。これにより、超音波洗浄処理においてタービン翼１を水槽から引き揚げる際や、加圧水洗浄処理を行う際に、翼根側に比して流路が狭まる翼頂２Ｔ側の内部冷却流路５内で付着物が目詰まりするのを良好に抑制することが可能となる。 In the pressurized water cleaning process, as described above, with the turbine blade 1 supported so that the longitudinal direction is along the vertical direction, pressurized water is introduced into the internal cooling flow path 5 from the opening of the wing top 2T positioned on the upper side in the vertical direction. Inject. Thereby, the extraneous matter in the internal cooling flow passage 5 can be washed away from the upper side in the vertical direction from the upper side to the lower side, and can be removed more favorably. In addition, in the first ultrasonic cleaning process and pressurized water cleaning process in which a large amount of deposits remain in the internal cooling flow passage 5, the turbine blade 1 so that the blade top 2T is on the upper side in the vertical direction. It is executed in the state of supporting As a result, when the turbine blade 1 is withdrawn from the water tank in ultrasonic cleaning processing, or when the pressurized water cleaning processing is performed, the flow path is narrowed compared to the blade root side in the internal cooling flow path 5 on the wing crest 2T side. It is possible to well suppress clogging of the kimono.
　更に、タービン翼１の鉛直方向上下が反対となるように支持方向を切り替えた上で（ステップＳ２４）、超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を再び実行し（ステップＳ２５，Ｓ２６）、最後に、タービン翼１に湯せん、エアブローを施して（ステップＳ２７）、付着物洗浄工程を終了する。このように、超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を２回繰り返すことで、タービン翼１から付着物を更に良好に除去することができる。加えて、本実施形態では、ステップＳ２４でタービン翼１の鉛直方向上下が反対となるように支持方向を切り替えてから、２回目の超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を実行する。すなわち、ステップＳ２３の加圧水洗浄処理では、翼頂２Ｔの開口から内部冷却流路５内へと加圧水を噴射したのに対して、ステップＳ２６の加圧水洗浄処理では、翼根の開口から内部冷却流路５内へと加圧水を噴射する。この結果、１回目と２回目の加圧水洗浄処理の前後で内部冷却流路５内に供給される加圧水の流れの方向を切り替えることができるため、内部冷却流路５内の付着物を極めて良好に除去することが可能となる。 Furthermore, after switching the support direction so that the vertical direction of the turbine blade 1 is opposite (step S24), ultrasonic cleaning processing and pressurized water cleaning processing are executed again (steps S25, S26), and finally, the turbine A hot water and air blow are applied to the wing 1 (step S27), and the deposit cleaning process is completed. As described above, by repeating the ultrasonic cleaning process and the pressurized water cleaning process twice, the deposits can be more favorably removed from the turbine blade 1. In addition, in the present embodiment, after the support direction is switched so that the vertical direction of the turbine blade 1 is opposite in step S24, the second ultrasonic cleaning process and the pressurized water cleaning process are performed. That is, in the pressurized water cleaning process in step S23, the pressurized water is injected from the opening of the wing tip 2T into the internal cooling channel 5, whereas in the pressurized water cleaning process in step S26, the internal cooling channel from the blade root opening Spray pressurized water into 5. As a result, since it is possible to switch the direction of the flow of pressurized water supplied into the internal cooling flow passage 5 before and after the first and second pressurized water cleaning processes, the extraneous matter in the internal cooling flow passage 5 is extremely excellent. It becomes possible to remove.
　このように、本実施形態の保護層除去工程では、ステップＳ１２にて付着物洗浄工程（スケール洗浄工程）を実行することにより、ステップＳ１３の残留応力除去工程でタービン翼１に熱処理を施す前に、内部冷却流路５内を中心としたトップコート層が施されていない箇所に付着した水溶性スケールを、複雑かつ多様な化学処理および水洗処理を用いることのない、より簡易な手法で良好に除去することができる。また、上述したように、トップコート層が施された箇所に付着した水溶性スケールは、トップコート層除去工程でトップコート層と共に除去されている。従って、残留応力除去のための熱処理において、タービン翼１に高温腐食が発生するのを良好に抑制することが可能となる。 As described above, in the protective layer removing step of the present embodiment, the adhesion cleaning step (scale cleaning step) is performed in step S12 to perform heat treatment on the turbine blade 1 in the residual stress removing step of step S13. The water-soluble scale attached to the place where the top coat layer is not provided centering on the inside of the internal cooling flow passage 5 is favorably performed by a simpler method without using complicated and various chemical treatment and water washing treatment. It can be removed. Further, as described above, the water-soluble scale attached to the place where the top coat layer is applied is removed together with the top coat layer in the top coat layer removing step. Therefore, in the heat treatment for removing the residual stress, it is possible to well suppress the occurrence of high temperature corrosion in the turbine blade 1.
　また、本実施形態の保護層除去工程では、ステップＳ１７にて付着物洗浄工程（ブラスト粒洗浄工程）を実行することにより、タービン翼１から保護層を除去する一連の工程が終了するまでの間に、ステップＳ１６の清浄化工程で用いたブラスト粒をタービン翼１の内部冷却流路５内から良好に除去することができる。この結果、保護層除去工程の後に実行されるタービン翼１の補修作業や、補修完了後のタービン翼１の移植作業において、タービン翼１内にブラスト粒が残留していることに起因する不具合の発生を良好に抑制することが可能となる。 In addition, in the protective layer removing step of the present embodiment, by executing the deposit cleaning step (blast particle cleaning step) in step S17, the process until the end of the series of steps of removing the protective layer from the turbine blade 1 is completed. In addition, the blast particles used in the cleaning step of step S16 can be satisfactorily removed from the internal cooling flow path 5 of the turbine blade 1. As a result, in the repair work of the turbine blade 1 performed after the protective layer removing step, and the grafting operation of the turbine blade 1 after the repair completion, a defect caused by the remaining of the blast particles in the turbine blade 1 It is possible to suppress the occurrence well.
　以上説明したように、本発明の実施形態にかかるタービン翼の補修方法としての保護層除去工程では、化学処理によってボンディングコート層（第１被膜層）を除去するボンディングコート層除去工程（ステップＳ１５）、および、ブラスト処理によってタービン翼１を清浄化する清浄化工程（ステップＳ１６）の後に、タービン翼１を水槽に浸漬すると共に水槽内に超音波を伝導させてタービン翼１を洗浄する超音波洗浄処理（ステップＳ２２，Ｓ２５）と、超音波洗浄処理の後に内部冷却流路内に加圧水を噴射する加圧水洗浄処理（ステップＳ２３，Ｓ２６）と、を少なくとも一回行う付着物洗浄工程（ブラスト粒洗浄工程）が実行され（ステップＳ１７）、その後、ヒートティント工程（ステップＳ１８，Ｓ１９）が実行される。これにより、清浄化工程のブラスト処理に用いられたブラスト粒がタービン翼１の内部冷却流路５に入り混んで内壁面に張り付いたとしても、超音波洗浄処理によって内部冷却流路５の内壁面からブラスト粒を良好に剥離させることができる。そして、加圧水洗浄処理によって、内部冷却流路５内に残留したブラスト粒をより確実に除去することができる。従って、冷媒を流通させる内部冷却流路５を有するタービン翼１の補修工程において、タービン翼１から保護層を除去する一連の工程が終了するまでの間に、タービン翼１の内部からブラスト粒をより良好に除去することが可能となる。ただし、付着物洗浄工程（ステップＳ１７）においては、ステップＳ２４～Ｓ２６の処理を省略して超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を一回のみ行うものとしてもよいし、超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を３回以上行うものとしてもよい。なお、加圧水洗浄処理は、超音波洗浄処理の実行後に、水槽から水を排出した上で、当該水槽内で行われてもよい。 As described above, in the protective layer removing step as the method for repairing a turbine blade according to the embodiment of the present invention, the bond coat layer removing step (step S15) for removing the bond coat layer (first coated layer) by chemical treatment. And after the cleaning step of cleaning the turbine blade 1 by blasting (step S16), the turbine blade 1 is immersed in the water tank and the ultrasonic wave is conducted in the water tank to clean the turbine blade 1. Process (steps S22 and S25) and attached substance cleaning process (blast particle cleaning process) which performs pressurized water cleaning process (steps S23 and S26) for injecting pressurized water into the internal cooling flow path after ultrasonic cleaning process at least once Is performed (step S17), and then the heat tinting process (steps S18 and S19) is performed. As a result, even if the blast particles used in the blasting process of the cleaning step enter the internal cooling channel 5 of the turbine blade 1 and are mixed and stuck to the inner wall surface, the inside of the internal cooling channel 5 is ultrasonically cleaned. Blast particles can be peeled off well from the wall surface. And the blast particle | grains which remained in the internal cooling flow path 5 are more reliably removable by a pressurized water washing process. Therefore, in the repair process of the turbine blade 1 having the internal cooling flow passage 5 for circulating the coolant, the blast particles are removed from the inside of the turbine blade 1 until the series of processes for removing the protective layer from the turbine blade 1 is completed. It is possible to remove better. However, in the extraneous substance cleaning step (step S17), the processing in steps S24 to S26 may be omitted to perform ultrasonic cleaning and pressurized water cleaning only once, or ultrasonic cleaning and pressurized water cleaning may be performed. May be performed three or more times. The pressurized water cleaning process may be performed in the water tank after the water is discharged from the water tank after the ultrasonic cleaning process is performed.
　実施形態の保護層除去工程において、タービン翼１は、動翼であり、内部冷却流路５は、タービン翼１の翼頂２Ｔおよび翼根で開口し、加圧水洗浄処理は、翼頂２Ｔの開口および翼根の開口の何れか一方から内部冷却流路５内に加圧水を噴射する。この結果、内部冷却流路５内に付着したブラスト粒を翼頂２Ｔから翼根にいたるまで万遍なく良好に除去することが可能となる。ただし、本発明の適用は、動翼に限られるものではなく、本発明を静翼に適用する場合には、内部冷却流路に加圧水を供給可能な開口部から加圧水を供給すればよい。 In the protective layer removing step of the embodiment, the turbine blade 1 is a blade, the internal cooling flow passage 5 is opened at the blade tip 2T and blade root of the turbine blade 1, and the pressurized water cleaning process is performed at the blade tip 2T And pressurized water is injected into the internal cooling channel 5 from any one of the openings of the blade root and the blade root. As a result, it is possible to remove the blast particles adhering in the internal cooling flow passage 5 from the tip 2T to the blade root uniformly and satisfactorily. However, the application of the present invention is not limited to a moving blade, and when the present invention is applied to a stator blade, pressurized water may be supplied from an opening capable of supplying pressurized water to the internal cooling passage.
　実施形態の保護層除去工程において、加圧水洗浄処理は、長手方向が鉛直方向に沿うようにタービン翼１を支持した状態で、翼頂２Ｔの開口および翼根の開口の鉛直方向上側に位置する一方から加圧水を噴射する。この結果、内部冷却流路５内に付着したブラスト粒を加圧水の噴射によって鉛直方向上側から下側に洗い落として良好に除去することが可能となる。ただし、本実施形態では、長手方向が鉛直方向に沿うようにタービン翼１を支持した状態で、超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を行うものとしたが、長手方向が水平方向に沿うようにタービン翼１を支持した状態で、超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理の双方、あるいは、何れか一方を行ってもよい。 In the protective layer removing step of the embodiment, the pressurized water cleaning process is located vertically above the opening of the blade top 2T and the opening of the blade root while supporting the turbine blade 1 so that the longitudinal direction is along the vertical direction. Spray pressurized water from As a result, the blast particles adhering to the inside of the internal cooling flow passage 5 can be washed out from the upper side in the vertical direction by the injection of pressurized water and can be removed well. However, in the present embodiment, the ultrasonic cleaning process and the pressurized water cleaning process are performed in a state in which the turbine blade 1 is supported so that the longitudinal direction is along the vertical direction. However, the turbine is such that the longitudinal direction is along the horizontal direction With the wing 1 supported, both ultrasonic cleaning and / or pressurized water cleaning may be performed.
　実施形態の保護層除去工程において、付着物洗浄工程（ブラスト粒洗浄工程）は、前回の加圧水洗浄処理（ステップＳ２３）に対して、タービン翼１の鉛直方向上下が反対となるように支持方向を切り替えた上で（ステップＳ２４）、次回の加圧水洗浄処理（ステップＳ２６）を行う。この結果、加圧水洗浄処理が複数回行われる場合において、内部冷却流路５内に供給される加圧水の流れの方向を切り替えることができるため、内部冷却流路５内に付着したブラスト粒を極めて良好に除去することが可能となる。ただし、本実施形態では、２回目の超音波洗浄処理（ステップＳ２５）の前にタービン翼１の支持方向を切り替えるものとしたが、ステップＳ２４の処理は、少なくとも１回目の加圧水洗浄処理（ステップＳ２３）と２回目の加圧水洗浄処理（ステップＳ２６）との間に行われればよい。また、超音波洗浄処理および加圧水洗浄処理を複数回行う場合において、ステップＳ２４の処理は、常に省略してもよいし、各加圧水洗浄処理の間で毎回行ってもよいし、任意回でのみ行ってもよい。更に、加圧水洗浄処理を一度行った後、ステップＳ２４の処理、すなわち、タービン翼１の支持方向の切替を行った上で、連続で加圧水洗浄処理を行ってもよい。 In the protective layer removing step of the embodiment, the attached matter cleaning step (blast particle cleaning step) has a supporting direction such that the vertical direction of the turbine blade 1 is opposite to that of the previous pressurized water cleaning process (step S23). After switching (step S24), the next pressurized water cleaning process (step S26) is performed. As a result, in the case where the pressurized water cleaning process is performed a plurality of times, the flow direction of the pressurized water supplied into the internal cooling channel 5 can be switched, so that the blast particles attached in the internal cooling channel 5 are extremely good. Can be removed. However, in the present embodiment, the support direction of the turbine blade 1 is switched before the second ultrasonic cleaning process (step S25), but the process of step S24 is at least the first pressurized water cleaning process (step S23). ) And the second pressurized water cleaning process (step S26). When ultrasonic cleaning and pressurized water cleaning are performed multiple times, the process of step S24 may be omitted at all times, may be performed every time between each pressurized water cleaning, or may be performed only optionally. May be Furthermore, after the pressurized water cleaning process is performed once, the pressurized water cleaning process may be performed continuously after the process of step S24, that is, the support direction of the turbine blade 1 is switched.
　実施形態の保護層除去工程において、付着物洗浄工程（ブラスト粒洗浄工程）は、翼頂２Ｔが鉛直方向上側になるようにタービン翼１を支持した状態で一回目の加圧水洗浄処理（ステップＳ２３）を行う。これにより、一般的に翼根側に比して流路が狭まる翼頂２Ｔ側の内部冷却流路５内に、ブラスト粒が目詰まりするのをより良好に抑制することができる。ただし、翼根側が鉛直方向上側になるようにタービン翼１を支持した状態で一回目の加圧水洗浄処理（ステップＳ２３）や超音波洗浄処理（ステップＳ２２）を行ってもよい。 In the protective layer removing step of the embodiment, the attached substance cleaning step (blast particle cleaning step) is a first pressurized water cleaning process (step S23) in a state where the turbine blade 1 is supported such that the tip 2T is vertically upward. I do. As a result, clogging of the blast particles can be better suppressed in the internal cooling flow passage 5 on the blade top 2T side where the flow passage is generally narrowed compared to the blade root side. However, the first pressurized water cleaning process (step S23) or the ultrasonic cleaning process (step S22) may be performed in a state in which the turbine blade 1 is supported so that the blade root side is at the upper side in the vertical direction.
　実施形態の保護層除去工程では、ボンディングコート層（第１被膜層）除去工程（ステップＳ１５）の前に、タービン翼１に残留する応力が除去されるように熱処理を行う残留応力除去工程（ステップＳ１３）と、残留応力除去工程の前に、超音波洗浄処理（ステップＳ２２，Ｓ２５）と、超音波洗浄処理の後に行われる加圧水洗浄処理（ステップＳ２３，Ｓ２６）とを少なくとも一回行う付着物洗浄工程（スケール洗浄工程）（ステップＳ１２）とをさらに有する。 In the protective layer removing step of the embodiment, the residual stress removing step (step is carried out so as to remove the stress remaining on the turbine blade 1 before the bonding coat layer (first coating layer) removing step (step S15) S13), before the residual stress removing step, adherent cleaning performed at least once with ultrasonic cleaning processing (steps S22, S25) and pressurized water cleaning processing (steps S23, S26) performed after the ultrasonic cleaning processing And step (scale cleaning step) (step S12).
　実施形態の保護層除去工程では、ボンディングコート層除去工程の前に、タービン翼１に残留する応力が除去されるように熱処理を行う残留応力除去工程が実行される（ステップＳ１３）。これにより、ボンディングコート層除去工程においてタービン翼１に応力腐食割れが発生するのを良好に抑制することができる。そして、残留応力除去のための熱処理をタービン翼１に施す前に、上記超音波洗浄処理と、超音波洗浄処理の後に行われる上記加圧水洗浄処理とを少なくとも一回行う付着物洗浄工程（スケール洗浄工程）が実行される（ステップＳ１２）。これにより、超音波洗浄処理によってタービン翼１の外周面や内部冷却流路５の内壁面に付着した水溶性スケールを良好に剥離させることができる。そして、加圧水洗浄処理によって、内部冷却流路５内に残留した水溶性スケールをより確実に除去することができる。従って、タービン翼１に熱処理を施す前に、当該タービン翼１に付着した水溶性スケールをより簡易な手法で良好に除去することが可能となる。ただし、ステップＳ１２の付着物洗浄工程では、化学処理および水洗処理による他の手法を用いてタービン翼１から水溶性スケールを除去してもよい。 In the protective layer removing step of the embodiment, a residual stress removing step of performing heat treatment so as to remove the stress remaining on the turbine blade 1 is performed before the bonding coat layer removing step (step S13). As a result, the occurrence of stress corrosion cracking in the turbine blade 1 in the bonding coat layer removing step can be favorably suppressed. Then, before the heat treatment for removing the residual stress is applied to the turbine blade 1, the above-mentioned ultrasonic cleaning process and the above-mentioned pressurized water cleaning process performed after the ultrasonic cleaning process are performed at least once. A process is performed (step S12). Thus, the water-soluble scale attached to the outer peripheral surface of the turbine blade 1 and the inner wall surface of the internal cooling flow passage 5 by ultrasonic cleaning can be favorably peeled off. And the water-soluble scale which remained in the internal cooling flow path 5 can be removed more reliably by a pressurized water washing process. Therefore, it is possible to favorably remove the water-soluble scale attached to the turbine blade 1 by a simpler method before the turbine blade 1 is subjected to the heat treatment. However, in the deposit cleaning process of step S12, the water-soluble scale may be removed from the turbine blade 1 using another method by chemical treatment and water washing treatment.
　実施形態の保護層除去工程において、タービン翼１は、ボンディングコート層の外側に施されたトップコート層（第２被膜層）を有し、残留応力除去工程（ステップＳ１３）の前に、トップコート層をブラスト処理により除去するトップコート層（第２被膜層）除去工程（ステップＳ１１）をさらに有する。これにより、トップコート層に付着した水溶性スケールは、残留応力除去のための熱処理をタービン翼１に施す前に、トップコート層を除去するためのブラスト処理によって当該トップコート層と共に良好に除去される。一方、当該ブラスト処理では除去不可能なトップコート層以外のタービン翼１の外周面や内部冷却流路５内に付着した水溶性スケールは、残留応力除去のための熱処理をタービン翼１に施す前に、上記付着物洗浄工程（スケール洗浄工程）によって良好に除去される。このように、本発明の実施形態にかかるタービン翼の補修方法は、トップコート層を有するタービン翼１への適用に好適である。 In the protective layer removing step of the embodiment, the turbine blade 1 has a top coat layer (second coated layer) applied to the outside of the bond coat layer, and the top coat is performed before the residual stress removing step (step S13). It further has a top coat layer (second film layer) removing step (step S11) of removing the layer by blasting. Thus, the water-soluble scale attached to the topcoat layer is well removed together with the topcoat layer by the blasting for removing the topcoat layer before the turbine blade 1 is subjected to the heat treatment for residual stress removal. Ru. On the other hand, the water-soluble scale adhering to the outer peripheral surface of the turbine blade 1 and the internal cooling flow passage 5 other than the topcoat layer which can not be removed by the blasting is subjected to heat treatment for residual stress removal to the turbine blade 1 In addition, it is removed well by the above-mentioned deposit washing process (scale washing process). Thus, the method for repairing a turbine blade according to an embodiment of the present invention is suitable for application to a turbine blade 1 having a top coat layer.
　ただし、トップコート層除去工程（ステップＳ１１）と付着物洗浄工程（ステップＳ１２）とは、残留応力除去工程（ステップＳ１３）前であれば、いずれが先に実行されてもよい。また、本発明のタービン翼の補修方法は、トップコート層を有さないタービン翼に適用されてもよい。その場合、保護層除去工程からステップＳ１１のトップコート層除去工程が省略されることになるが、ステップＳ１２の付着物洗浄工程では超音波洗浄処理によってタービン翼の外周面をも洗浄することができるため、付着物洗浄工程を実行すれば、翼部を含めて、トップコート層を有さないタービン翼に付着した水溶性スケールを良好に除去することができる。 However, any of the top coat layer removing step (step S11) and the deposit cleaning step (step S12) may be performed first as long as it is before the residual stress removing step (step S13). Moreover, the repair method of the turbine blade of the present invention may be applied to a turbine blade having no top coat layer. In that case, although the top coat layer removal process of step S11 from the protective layer removal process is omitted, the outer peripheral surface of the turbine blade can also be cleaned by the ultrasonic cleaning process in the deposit cleaning process of step S12. Therefore, if the deposit cleaning step is performed, it is possible to satisfactorily remove the water-soluble scale attached to the turbine blade having no top coat layer, including the wing portion.
　１　タービン翼
　２　翼部
　２Ｔ　翼頂
　３　プラットフォーム
　４　シャンク
　５　内部冷却流路
　１０　保護層除去システム
　１１　ブラスト装置
　１２　超音波洗浄装置
　１３　加圧水洗浄装置
　１４　熱処理装置
　１５　ブラスト装置
　１６　洗浄装置
　１７　ブラスト装置
　１８　熱処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 turbine blade 2 blade part 2T blade top 3 platform 4 shank 5 internal cooling flow path 10 protective layer removal system 11 blasting device 12 ultrasonic cleaning device 13 pressurized water cleaning device 14 heat treatment device 15 blasting device 16 cleaning device 17 blasting device 18 heat treatment device

Claims (8)

  1. 　外表面に施された保護層としての第１被膜層と、冷媒を流通させる内部冷却流路とを有するタービン翼の補修方法であって、
    　前記第１被膜層を化学処理により除去する第１被膜層除去工程と、
    　前記第１被膜層除去工程の後に、前記タービン翼を清浄化するためのブラスト処理を行う清浄化工程と、
    　前記清浄化工程の後に、前記タービン翼を水槽に浸漬すると共に該水槽内に超音波を伝導させて該タービン翼を洗浄する超音波洗浄処理と、該超音波洗浄処理の後に前記内部冷却流路内に加圧水を噴射する加圧水洗浄処理と、を少なくとも一回行うブラスト粒洗浄工程と、を有することを特徴とするタービン翼の補修方法。     A repair method of a turbine blade having a first coated layer as a protective layer applied to an outer surface and an internal cooling passage for circulating a refrigerant,
    Removing the first coated layer by chemical treatment;
    A cleaning process for performing blasting for cleaning the turbine blade after the first film layer removing process;
    After the cleaning step, an ultrasonic cleaning process for immersing the turbine blade in a water tank and conducting ultrasonic waves in the water tank to clean the turbine blade, and the internal cooling channel after the ultrasonic cleaning process What is claimed is: 1. A method for repairing a turbine blade, comprising: a blast particle washing step of performing pressurized water washing treatment of injecting pressurized water therein at least once.
  2. 　前記ブラスト粒洗浄工程の後に、前記タービン翼に前記第１被膜層が残留しているか否かを検査するための熱処理を行うヒートティント工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のタービン翼の補修方法。 The turbine according to claim 1, further comprising a heat tinting step of performing a heat treatment to inspect whether or not the first coated layer remains on the turbine blade after the blast grain cleaning step. How to repair wings.
  3. 　前記タービン翼は、動翼であり、
    　前記内部冷却流路は、前記タービン翼の翼頂および翼根で開口し、
    　前記加圧水洗浄処理は、前記翼頂の開口および前記翼根の開口の何れか一方から該内部冷却流路内に加圧水を噴射することを特徴とする請求項１または２に記載のタービン翼の補修方法。     The turbine blade is a moving blade,
    The internal cooling passage opens at the tip and root of the turbine blade,
    3. The turbine blade according to claim 1, wherein the pressurized water cleaning process sprays pressurized water into the internal cooling flow passage from any one of the opening of the wing top and the opening of the blade root. Method.
  4. 　前記加圧水洗浄処理は、長手方向が鉛直方向に沿うように前記タービン翼を支持した状態で、前記翼頂の開口および前記翼根の開口の鉛直方向上側に位置する一方から加圧水を噴射することを特徴とする請求項３に記載のタービン翼の補修方法。 In the pressurized water cleaning process, with the turbine blade supported so that the longitudinal direction is along the vertical direction, the pressurized water is jetted from one of the opening of the blade top and the upper side of the opening of the blade root in the vertical direction. The method for repairing a turbine blade according to claim 3, characterized in that:
  5. 　前記ブラスト粒洗浄工程は、前回の前記加圧水洗浄処理に対して、前記タービン翼の鉛直方向上下が反対となるように支持方向を切り替えた上で、次回の前記加圧水洗浄処理を行うことを特徴とする請求項４に記載のタービン翼の補修方法。 The blast particle cleaning process is characterized in that the pressurized water cleaning process of the next time is performed after switching the supporting direction so that the vertical direction of the turbine blade is opposite to the previous pressurized water cleaning process. The method for repairing a turbine blade according to claim 4.
  6. 　前記ブラスト粒洗浄工程は、前記翼頂が鉛直方向上側になるように前記タービン翼を支持した状態で一回目の前記加圧水洗浄処理を行うことを特徴とする請求項４または５に記載のタービン翼の補修方法。 The turbine blade according to claim 4 or 5, wherein in the blast particle cleaning step, the pressurized water cleaning process is performed for the first time in a state where the turbine blade is supported such that the blade tip is vertically upward. Repair method.
  7. 　前記第１被膜層除去工程の前に、前記タービン翼に残留する応力が除去されるように熱処理を行う残留応力除去工程と、
    　前記残留応力除去工程の前に、前記超音波洗浄処理と、該超音波洗浄処理の後に行われる前記加圧水洗浄処理とを少なくとも一回行うスケール洗浄工程と、をさらに有することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のタービン翼の補修方法。     A residual stress removing step of performing a heat treatment to remove stress remaining on the turbine blade before the first coating layer removing step;
    The method according to claim 1, further comprising: a scale cleaning step of performing at least once the ultrasonic cleaning treatment and the pressurized water cleaning treatment performed after the ultrasonic cleaning treatment before the residual stress removing step. The repair method of the turbine blade according to any one of 1 to 6.
  8. 　前記タービン翼は、前記第１被膜層の外側に施された第２被膜層を有し、
    　前記残留応力除去工程の前に、前記第２被膜層をブラスト処理により除去する第２被膜層除去工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載のタービン翼の補修方法。     The turbine blade has a second coated layer applied to the outside of the first coated layer,
    The method for repairing a turbine blade according to claim 7, further comprising a second coating layer removing step of removing the second coating layer by blasting before the residual stress removing step.
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